JP6532831B2 - Voltage monitoring circuit and voltage monitoring method - Google Patents
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Description
本実施形態は、電圧監視回路及び電圧監視方法に関する。 The present embodiment relates to a voltage monitoring circuit and a voltage monitoring method.
電気自動車や家電製品等の電源として、多数の電池セルが直列に接続された電池セル部を有する組電池モジュールの技術が開示されている。また、組電池モジュールにおいて、電池セル部から電圧測定部に至る配線の断線の有無を検出する技術が開示されている。 As a power source for electric vehicles, home appliances, etc., there is disclosed a technology of an assembled battery module having a battery cell unit in which a large number of battery cells are connected in series. Further, in the assembled battery module, there is disclosed a technique for detecting the presence or absence of disconnection of a wire from the battery cell unit to the voltage measurement unit.
組電池モジュールにおいては、電圧測定に不要なノイズを除去する為に、電池セル部から電圧測定部に至る電圧測定経路にフィルタ回路が設けられる場合がある。例えば、フィルタ回路は、電池セルの正極と負極を電圧測定部に接続する配線間に接続される容量を有する。配線間に接続された容量にリークが生じた場合には、実際の電池セルの電圧よりも低い電圧が電圧測定部に供給される。従って、電圧測定部によって測定される電圧の低下が、電池セルの電圧の低下に起因するのか、あるいは、フィルタ回路を構成する容量のリーク等による、電圧測定経路に生じた障害に起因するのかを容易に検出できる電圧監視の技術が望まれる。 In the assembled battery module, in order to remove noise unnecessary for voltage measurement, a filter circuit may be provided in a voltage measurement path from the battery cell unit to the voltage measurement unit. For example, the filter circuit has a capacitance connected between the wirings connecting the positive electrode and the negative electrode of the battery cell to the voltage measurement unit. When leakage occurs in the capacity connected between the wires, a voltage lower than the voltage of the actual battery cell is supplied to the voltage measurement unit. Therefore, whether the drop of the voltage measured by the voltage measuring unit is due to the drop of the voltage of the battery cell or a fault caused in the voltage measurement path due to the leakage of the capacity constituting the filter circuit or the like A technique for voltage monitoring that can be easily detected is desired.
一つの実施形態は、電池セル部から電圧測定部に至る電圧測定経路の異常を容易に検出できる電圧監視回路および電圧監視方法を提供することを目的とする。 An object of one embodiment is to provide a voltage monitoring circuit and a voltage monitoring method capable of easily detecting an abnormality in a voltage measurement path from a battery cell unit to a voltage measurement unit.
一つの実施形態によれば、電圧監視回路は、電池セルの電圧が印加される第1の抵抗と第1の容量の直列接続を含む第1のフィルタ回路を備える第1の電圧測定経路を有する。前記電池セルの電圧が印加され、前記第1の抵抗よりも小さい抵抗値を有する第2の抵抗と第2の容量の直列接続を含む第2のフィルタ回路を備える第2の電圧測定経路を有する。前記第1の電圧測定経路を介して前記電池セルの電圧を測定する第1の電圧測定と、前記第2の電圧測定経路を介して前記電池セルの電圧を測定する第2の電圧測定を行う電圧測定部を有する。前記第1の電圧測定の測定値と前記第2の電圧測定の測定値が供給される比較回路を有する。 According to one embodiment, the voltage monitoring circuit has a first voltage measurement path comprising a first filter circuit comprising a series connection of a first resistor and a first capacitance to which the battery cell voltage is applied. . It has a second voltage measurement path provided with a second filter circuit including a series connection of a second resistor and a second capacitor to which a voltage of the battery cell is applied and which has a resistance value smaller than the first resistor. . A first voltage measurement measuring the voltage of the battery cell via the first voltage measurement path and a second voltage measurement measuring the voltage of the battery cell via the second voltage measurement path It has a voltage measurement unit. It has a comparison circuit to which the measured value of the first voltage measurement and the measured value of the second voltage measurement are supplied.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる電圧監視回路及び電圧監視方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a voltage monitoring circuit and a voltage monitoring method according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited by these embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。図1の電圧監視回路は、複数の電池セルBT1〜BTnが直列接続された電池セル部10と、電池セル毎に電圧を測定する複数の電圧測定部20−1〜20−nとを有する。電池セルBT1〜BTnは、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。各電圧測定部20は、第1および第2の電圧測定部20A、20Bを有し、対応する電池セルの正極および負極間に接続されている。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the first embodiment. The voltage monitoring circuit of FIG. 1 includes a
ここで、電池セルBTと電圧測定部20の接続について説明する。以下では、第1の電池セルBT1について説明する。他の電池セルについても同様の接続を有する。第1の電池セルBT1の正極は、第1の電極端子T1−1に接続される。第1の電池セルBT1の負極は、第2の電極端子T2−1に接続される。
Here, connection between the battery cell BT and the
第1の電極端子T1−1には、第1の正極側配線W1−1が接続される。第1の正極側配線W1−1は、第1の抵抗R1−1を介して第1の電圧測定部20A−1に接続される。第2の電極端子T2−1には、第1の負極側配線WA−1が接続される。第1の負極側配線WA−1は、抵抗RA−1を介して第1の電圧測定部20A−1に接続される。
The first positive electrode side wire W1-1 is connected to the first electrode terminal T1-1. The first positive electrode side wiring W1-1 is connected to the first
電圧測定部20−1側の、第1の抵抗R1−1の一端と抵抗RA−1の一端間には、第1の容量C1−1が接続される。第1の抵抗R1−1、第1の容量C1−1、及び抵抗RA−1は、第1のフィルタ回路FL−1を構成する。第1の電池セルBT1の電圧が印加されると、第1のフィルタ回路FL−1はロ−パスフィルタを構成し、第1の正極側配線W1−1と第1の負極側配線WA−1間に生じる、電圧測定には不要なノイズを除去するフィルタとして機能する。また、第1の正極側配線W1−1と第1の負極側配線WA−1は、第1の電圧測定部20A−1に電池セルBT1の電圧を供給する第1の電圧測定経路を構成する。
A first capacitance C1-1 is connected between one end of the first resistor R1-1 and one end of the resistor RA-1 on the voltage measurement unit 20-1 side. The first resistor R1-1, the first capacitor C1-1, and the resistor RA-1 constitute a first filter circuit FL-1. When the voltage of the first battery cell BT1 is applied, the first filter circuit FL-1 forms a low pass filter, and the first positive electrode side wire W1-1 and the first negative electrode side wire WA-1 are formed. It functions as a filter that removes noise that is not necessary for voltage measurement that occurs between them. Further, the first positive electrode side wire W1-1 and the first negative electrode side wire WA-1 form a first voltage measurement path for supplying the voltage of the battery cell BT1 to the first
第1の電極端子T1−1には、第2の正極側配線W2−1が接続される。第2の正極側配線W2−1は、第2の抵抗R2−1を介して第2の電圧測定部20B−1に接続される。第2の電極端子T2−1には、第2の負極側配線WB−1が接続される。第2の負極側配線WB−1は、抵抗RB−1を介して第2の電圧測定部20B−1に接続される。
The second positive electrode side wiring W2-1 is connected to the first electrode terminal T1-1. The second positive electrode side wiring W2-1 is connected to the second
電圧測定部20−1側の、第2の抵抗R2−1の一端と抵抗RB−1の一端間には、第2の容量C2−1が接続される。第2の抵抗R2−1、第2の容量C2−1、及び抵抗RB−1は、第2のフィルタ回路FLA−1を構成する。第1の電池セルBT1の電圧が印加されると、第2のフィルタ回路FLA−1はロ−パスフィルタを構成し、第2の正極側配線W2−1と第2の負極側配線WB−1間に生じるノイズを除去するフィルタとして機能する。また、第2の正極側配線W2−1と第2の負極側配線WB−1は、第2の電圧測定部20B−1に電池セルBT1の電圧を供給する第2の電圧測定経路を構成する。
A second capacitance C2-1 is connected between one end of the second resistor R2-1 and one end of the resistor RB-1 on the voltage measurement unit 20-1 side. The second resistor R2-1, the second capacitor C2-1, and the resistor RB-1 constitute a second filter circuit FLA-1. When the voltage of the first battery cell BT1 is applied, the second filter circuit FLA-1 forms a low pass filter, and the second positive electrode side wire W2-1 and the second negative electrode side wire WB-1 are formed. It functions as a filter that removes noise generated between them. Further, the second positive electrode side wiring W2-1 and the second negative electrode side wiring WB-1 constitute a second voltage measurement path for supplying the voltage of the battery cell BT1 to the second
第1および第2の電圧測定部20A−1、20B−1に、所定のサンプリング周波数でサンプリング動作を行うA/Dコンバ−タを用いた場合には、第1および第2のフィルタ回路Fll−1、FLA−1のカットオフ周波数を、A/Dコンバ−タのサンプリング周波数の1/2より低く設定することにより、サンプリング周波数の1/2を超える周波数成分のノイズを除去するアンチエイリアスフィルタとして機能させることが出来る。所定のサンプリング周波数で動作するA/Dコンバ−タとしては、例えば、ΔΣA/Dコンバ−タを用いることが出来る。
When an A / D converter that performs sampling operation at a predetermined sampling frequency is used for the first and second
電圧測定部20−1側の、第2の抵抗R2−1と抵抗RB−1の一端の間、すなわち、第2の容量C2−1と並列にセルバランススイッチSW1が接続される。例えば、電池セルBT1が過充電の場合に、セルバランススイッチSW1をオンさせることにより、電池セルBT1の正極側から電流を流して放電させ、他の電池セルBT2〜BTnとのエネルギの均等化を図ることが出来る。放電時間を短縮させる為、例えば、第2の抵抗R2−1の抵抗値は、第1の抵抗R1−1の抵抗値よりも小さい値に設定する。同様に、例えば、抵抗RB−1の抵抗値は、抵抗RA−1の抵抗値よりも小さい値に設定する。尚、夫々の配線に設けられる抵抗R1−1、R2−1、RA−1、RB−1、及び、容量C1−1、C2−1を同じ値に設定して、第1及び第2のフィルタ回路FL−1、FLA−1の特性、例えば、カットオフ周波数を同じに設定する構成で有っても良い。 The cell balance switch SW1 is connected between the second resistor R2-1 and one end of the resistor RB-1 on the voltage measurement unit 20-1 side, that is, in parallel with the second capacitor C2-1. For example, when the battery cell BT1 is overcharged, turning on the cell balance switch SW1 causes a current to flow from the positive electrode side of the battery cell BT1 for discharging, thereby equalizing energy with the other battery cells BT2 to BTn. It can be planned. In order to shorten the discharge time, for example, the resistance value of the second resistor R2-1 is set to a value smaller than the resistance value of the first resistor R1-1. Similarly, for example, the resistance value of the resistor RB-1 is set to a value smaller than the resistance value of the resistor RA-1. The first and second filters are set by setting the resistances R1-1, R2-1, RA-1, and RB-1 and the capacitors C1-1 and C2-1, which are provided in the respective wires, to the same value. The characteristics of the circuits FL-1 and FLA-1, for example, the cutoff frequency may be set to be the same.
第1の電圧測定部20A−1は、第1の電圧測定経路を介して電池セルBT1から供給される電圧V1を測定する。第2の電圧測定部20B−1は、第2の電圧測定経路を介して電池セルBT1から供給される電圧V2を測定する。
The first
電圧V1と電圧V2の測定値は、制御回路40に供給されると共に、比較回路30−1に供給される。比較回路30−1は、第1の電圧測定部20A−1と第2の電圧測定部20B−1から供給される測定値を比較する。これにより、電池セルBT1の電圧低下を検知することが出来る。比較回路30−1による比較結果は、制御回路40に供給される。制御回路40は、比較回路30−1による比較結果を、表示部50に供給する。尚、比較回路30−1は、第1の電圧測定部20A−1の測定値と第2の電圧測定部20B−1の測定値の差分値を演算し、その差分値を所定の閾値と比較する構成であっても良い。
The measured values of the voltage V1 and the voltage V2 are supplied to the
制御回路40は、例えば、電圧V1と電圧V2の差が、所定の閾値Vthより大きくなった場合に、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる。例えば、第1の容量C1−1にリ−クが生じている場合には、電圧V1が低下する。電圧V1の低下を検知した時に、電圧V1と電圧V2の値を比較する。この為、その差が閾値Vthより大きくなった場合に、例えば、電圧測定経路に異常が生じたことを容易に検知することが出来る。閾値Vthとしては、例えば、第1の容量C1−1にリ−クが無い場合の電圧V1と、第1の容量C1−1にリ−クが有る場合の電圧V1との電圧差をシミュレ−ションにより取得し、その電圧差の値を閾値Vthとして用いることが出来る。
For example, when the difference between the voltage V1 and the voltage V2 becomes larger than a predetermined threshold value Vth, the
また、制御回路40は、例えば、電圧セルBT1の電圧が他の電池セルBT2〜BTnより高い状態を検知することが出来る。電池セルBT1が他のセルより多く充電されている場合には、制御回路40によりセルバランススイッチSW1をオンさせる制御を行い、放電させることによりエネルギの均等化を行う。
The
本実施形態によれば、電池セルBTの電圧を第1と第2の電圧測定経路を介して夫々測定し、その測定値を比較することにより、電池セルBTの電圧低下が電圧測定経路に生じた異常に起因する現象か、あるいは、電池セルBT自体の電圧低下による現象かをオンタイムで、容易に検知することが出来る。また、第2の抵抗R2の値を、例えば、第1の抵抗R1の値よりも小さくすることで、セルバランススイッチSWをオンさせて、他の電池セルより充電量が多いい電池セルBTを放電させる際の放電時間を短縮することが出来る為、短時間で電池セルBT間のエネルギバランスの均一化を図ることが出来る。 According to the present embodiment, the voltage drop of the battery cell BT occurs in the voltage measurement path by measuring the voltage of the battery cell BT via the first and second voltage measurement paths and comparing the measured values. It is possible to easily detect the phenomenon caused by the abnormality or the phenomenon caused by the voltage drop of the battery cell BT itself by the on-time. Also, by setting the value of the second resistor R2 smaller than the value of the first resistor R1, for example, the cell balance switch SW is turned on, and the battery cell BT with a larger charge amount than the other battery cells is selected. Since the discharge time at the time of discharge can be shortened, equalization of energy balance between the battery cells BT can be achieved in a short time.
また、各電池セルBTの電圧測定経路は、他の電池セルの電圧測定経路から夫々分離された状態で設けられる。この為、各電池セルBTの電圧測定経路の相互間の影響を軽減して、夫々の電池セルBTの電圧測定を行うことが出来る。これにより、例えば、夫々の電圧測定経路に設けられる抵抗R1、R2、RA、RBと容量C1、C2の値の設定が容易になる為、例えば、カットオフ周波数の調整等を精度良く行うことが出来る。 In addition, the voltage measurement paths of each battery cell BT are provided separately from the voltage measurement paths of the other battery cells. For this reason, the voltage measurement of each battery cell BT can be performed while reducing the influence between the voltage measurement paths of the battery cells BT. As a result, for example, setting of the values of the resistors R1, R2, RA, RB and the capacitors C1, C2 provided in the respective voltage measurement paths becomes easy, for example, adjustment of the cutoff frequency etc. can be performed with high accuracy. It can.
図2は、既述した第1の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、第1の電圧測定経路を介して供給される第1の電池セルBT1の電圧V1と第2の電圧測定経路を介して供給される第1の電池セルBT1の電圧V2を測定する(S101)。第1の電圧V1と第2の電圧V2の差と所定の閾値Vthを比較する(S102)。第1の電圧V1と第2の電圧V2の差が、閾値Vthよりも大きい場合には、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる(S103)。例えば、第1のフィルタ回路FL−1を構成する容量C1−1にリ−クが生じて電圧V1が低下し、電圧V1と電圧V2間に閾値Vthを超える電圧差が生じたことを検知することが出来る。尚、電圧V1の測定結果を制御回路40で監視することにより、電圧V1と電圧V2間の電圧差が閾値Vthを超えない場合には、電池セルBT1自体の電圧の低下を検知することが出来る。
FIG. 2 shows an example of a voltage monitoring method in the voltage monitoring circuit of the first embodiment described above. For example, the voltage V1 of the first battery cell BT1 supplied via the first voltage measurement path and the voltage V2 of the first battery cell BT1 supplied via the second voltage measurement path are measured (S101 ). The difference between the first voltage V1 and the second voltage V2 is compared with a predetermined threshold value Vth (S102). If the difference between the first voltage V1 and the second voltage V2 is larger than the threshold value Vth, it is informed that an abnormality has occurred in the voltage measurement path (S103). For example, a leak is generated in the capacitor C1-1 constituting the first filter circuit FL-1, and the voltage V1 decreases, and it is detected that a voltage difference exceeding the threshold value Vth occurs between the voltage V1 and the voltage V2. I can do it. By monitoring the measurement result of voltage V1 by
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。第1の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、図1に示す電池セルBTの電圧測定経路を構成する配線の一部が共用される。すなわち、第1の電池セルBT1の第1の負極側配線WA−1に設けられて第1のフィルタ回路FL−1を構成する抵抗RA−1が、第2の電池セルBT2の第1の正極側配線の一部として共用され、第1の電圧測定部20A−2に接続される。抵抗RA−1、第2の電池セルBT2の第1の負極側配線WA−2に設けられた抵抗RA−2、及び、これらの配線間に接続される容量C1−2は、フィルタ回路FL−2を構成する。
Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the second embodiment. The components corresponding to the first embodiment are assigned the same reference numerals. In the voltage monitoring circuit of the present embodiment, a part of the wiring that constitutes the voltage measurement path of the battery cell BT shown in FIG. 1 is shared. That is, the resistor RA-1 provided on the first negative electrode side wire WA-1 of the first battery cell BT1 to form the first filter circuit FL-1 is the first positive electrode of the second battery cell BT2. It is shared as a part of the side wiring and connected to the first
また、第1の電池セルBT1の第2の負極側配線WB−1に設けられてフィルタFLA−1を構成する抵抗RB−1が、第2の電池セルBT2の第2の正極側配線の一部として共用され、電圧測定部20−2の第2の電圧測定部20B−2に接続される。抵抗RB−1、第2の電池セルBT2の第2の負極側配線WB−2に設けられた抵抗RB−2、及び、これらの配線間に接続される容量C2−2は、フィルタ回路FLA−2を構成する。例えば、抵抗RA−1の値に対して抵抗RB−1の値は小さい値に設定される。
Further, the resistor RB-1 provided in the second negative electrode side wiring WB-1 of the first battery cell BT1 and configuring the filter FLA-1 is one of the second positive electrode side wirings of the second battery cell BT2. It is shared as a part and connected to the second
本実施形態の電圧監視回路においては、各電池セルBTの電圧測定経路を構成する配線の一部が他の電池セルの電圧測定経路の配線と共用される。これにより、回路構成を簡略化することが出来る。例えば、フィルタ回路FL、FLAのカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗RA、RBが共用される為、回路素子を削減することが出来る。また、抵抗RAの値に対して抵抗RBの値を小さい値に設定することにより、電圧測定経路の配線の一部を電池セルBT間で共用する構成においても、バランススイッチSWをオンさせた時の電池セルBTの放電時間を短縮させることが出来る為、短時間で電池セルBT間のエネルギバランスの均一化を図ることが出来る。 In the voltage monitoring circuit of the present embodiment, a part of the wiring that configures the voltage measurement path of each battery cell BT is shared with the wiring of the voltage measurement path of another battery cell. Thereby, the circuit configuration can be simplified. For example, since the resistors RA and RB used to set the cut-off frequencies of the filter circuits FL and FLA are shared, circuit elements can be reduced. When the balance switch SW is turned on also in a configuration in which a part of the wiring of the voltage measurement path is shared among the battery cells BT by setting the value of the resistor RB to a smaller value than the value of the resistor RA. Since the discharge time of the battery cell BT can be shortened, the energy balance among the battery cells BT can be made uniform in a short time.
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、制御回路40が、第2の電圧測定部20Bの動作状態を制御する制御信号ON/OFFを供給する。制御回路40は、例えば、第2の電圧測定部20Bの動作が不要な場合に、第2の電圧測定部20Bへの電源電圧の供給を停止させる制御を行う。
Third Embodiment
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the third embodiment. The same numerals are given to the composition corresponding to the embodiment as stated above. In the voltage monitoring circuit of the present embodiment, the
通常動作においては、例えば、第1の電圧測定部20Aのみを動作させて電池セルBTの電圧を測定する。第1の電圧測定部20Aにおける電圧監視の結果、第2の電圧測定部20Bによる電圧測定の必要性が生じた場合に、制御回路40は、第2の電圧測定部20Bを動作させる制御を行う。例えば、電圧V1が低下した場合に、第2の電圧測定部20Bを動作させ、第1の電圧測定部20A−1〜20A−nと第2の電圧測定部20B−1〜20B−nによる測定値を比較する構成とすることが出来る。
In the normal operation, for example, only the first
本実施形態によれば、必要に応じて第2の電圧測定部20Bを動作させる構成とすることにより、電圧監視回路の消費電力を軽減することが出来る。
According to the present embodiment, power consumption of the voltage monitoring circuit can be reduced by configuring the second
図5は、第3の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、通常時は、第1の電圧測定経路を介して供給される各電池セルBTの電圧V1を測定する(S201)。電圧V1を所定の閾値Vth1と比較し、電圧V1が閾値Vth1より低いか否かを判定する(S202)。電圧V1が閾値Vth1より低くなっていなければ(S202−No)、第1の電圧測定部20Aのみで監視を行う。電圧V1が閾値Vth1より低くなった場合(S202−Yes)には、制御回路40により第2の電圧測定部20Bを駆動させる。電圧V1の測定に加え、第2の電圧V2も測定する(S203)。閾値Vth1として、例えば、電池セルBTへの充電が必要となる電圧の値を設定することが出来る。
FIG. 5 shows an example of a voltage monitoring method in the voltage monitoring circuit of the third embodiment. For example, at normal times, the voltage V1 of each battery cell BT supplied via the first voltage measurement path is measured (S201). The voltage V1 is compared with a predetermined threshold value Vth1 to determine whether the voltage V1 is lower than the threshold value Vth1 (S202). If the voltage V1 is not lower than the threshold value Vth1 (S202-No), monitoring is performed only by the first
各電圧V1と電圧V2の測定値の差と閾値Vthとを比較する(S204)。その差が閾値Vthより大きい場合(S204−Yes)には、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる(S205)。その差が所定の閾値Vth以下の場合(S204−No)には、閾値Vth以下となった電池セルBTの電圧が低下したことを知らせる(S206)。なお、第2の電圧測定部20Bは、各電池セルの電圧V1に基づき、例えば、電圧V1が閾値Vthより低下した電池セルの電圧を測定する第2の電圧測定部20Bのみを駆動させてもよい。これにより、電圧監視回路の消費電力は更に軽減する。
The difference between the measured values of each voltage V1 and voltage V2 is compared with the threshold value Vth (S204). If the difference is larger than the threshold value Vth (S204-Yes), it is notified that an abnormality has occurred in the voltage measurement path (S205). When the difference is equal to or less than the predetermined threshold value Vth (S204-No), it is notified that the voltage of the battery cell BT that has become equal to or less than the threshold value Vth has decreased (S206). The second
本実施形態の電圧監視方法によれば、例えば、電池セルBTの電圧が閾値Vth1よりも高い、通常状態の時には、第1の電圧測定部20Aのみを動作させることで、電圧監視回路の電力消費を低減させることが出来る。また、電圧V1が閾値Vth1より低下した場合には第2の電圧測定部20Bを動作させて、第1と第2の電圧測定経路から供給される両方の電圧V1、V2の測定値を比較することにより、検知した電圧低下が電圧測定経路に生じた異常によるものか、あるいは、電池セルBT自体の電圧低下によるものかを容易に検知することが出来る。
According to the voltage monitoring method of the present embodiment, for example, when the voltage of the battery cell BT is higher than the threshold value Vth1, the power consumption of the voltage monitoring circuit can be achieved by operating only the first
(第4の実施形態)
図6は、第4の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。図4に示した第3の実施形態の電圧監視回路について、第2の実施形態と同様に、電圧V1と電圧V2の電圧測定経路を構成する配線の一部を共用する構成としている。図4の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路においては、例えば、電圧測定経路に接続されてフィルタ回路(FL−1〜FL−n、FLA−1〜FLA−n)のカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗(RA−1〜RA−n、RB−1〜RB−n)が共用される為、回路素子を削減することが出来る。また、制御回路40により、電圧V1が閾値Vthより低下した場合等、必要に応じて第2の電圧測定部20Bを動作させる構成とすることにより、電圧監視回路の消費電力を軽減することが出来る。
Fourth Embodiment
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the fourth embodiment. The voltage monitoring circuit of the third embodiment shown in FIG. 4 is configured to share a part of the wiring that constitutes the voltage measurement path of the voltage V1 and the voltage V2 as in the second embodiment. The components corresponding to the embodiment of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In the voltage monitoring circuit of this embodiment, for example, a resistor connected to a voltage measurement path and used to set the cutoff frequency of the filter circuit (FL-1 to FL-n, FLA-1 to FLA-n) Since (RA-1 to RA-n and RB-1 to RB-n) are shared, circuit elements can be reduced. In addition, the power consumption of the voltage monitoring circuit can be reduced by operating the second
(第5の実施形態)
図7は、第5の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、夫々の電池セルBT1〜BTnの第1の電圧測定経路と第2の電圧測定経路のいずれかを選択して電圧測定部200に供給する選択回路70を有する。
Fifth Embodiment
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the fifth embodiment. The same numerals are given to the composition corresponding to the embodiment as stated above. The voltage monitoring circuit of the present embodiment has a
選択回路70は、各電池セルに対し、切替端子MT1、MT2、MTA、MTBと、スイッチMPSWA、MPSWBを有する。選択回路70は、制御回路40によりスイッチMPSWA、MPSWBを制御し、電圧測定経路を切り替える。以下、電池セルBT1について説明する。他の電池セルについても同様である。切替端子MT1−1は、抵抗R1−1を介して第1の電極端子T1−1に接続される。切替端子MT2−1は、抵抗R2−1を介して第1の電極端子T1−1に接続される。切替端子MTA−1は、抵抗RA−1を介して第2の電極端子T2−1に接続される。切替端子MTB−1は、抵抗RB−1を介して第2の電極端子T2−1に接続される。スイッチMPSWA−1を切替端子MT1−1側に接続し、スイッチMPSWB−1を切替端子MT2−1側に接続することにより、第1の電圧測定経路を形成する。同様に、スイッチMPSWA−1を切替端子MT2−1側に接続し、スイッチMPSWB−1を切替端子MTB−1側に接続することにより、第2の電圧測定経路を形成する。
The
スイッチMPSWA、MPSWBにより、各電池セルBTに接続される電圧測定経路を切替えて、各電池セルBTの電圧を電圧測定部200により測定する。電圧測定部200には、記憶回路部250が接続される。記憶回路部250は、第1の記憶回路251と第2の記憶回路252を有する。第1の記憶回路251は、例えば、第1の電圧測定経路による第1の電圧V1の測定値を保持し、第2の記憶回路252は、第2の電圧測定経路による第2の電圧V2の測定値を保持する。
The voltage measurement path connected to each battery cell BT is switched by the switches MPSWA and MPSWB, and the voltage of each battery cell BT is measured by the
比較回路300は、第1の記憶回路251に保持された測定値と第2の記憶回路252に保持された測定値を比較する。比較回路300の出力が制御回路40に供給される。尚、比較回路300は、第1の記憶回路251に保持された測定値と第2の記憶回路252に保持された測定値の差分値を演算し、その差分値を所定の閾値と比較する構成であっても良い。
The
本実施形態の電圧監視回路は、各電池セルBTの電圧測定経路を選択して、電圧測定部200に供給する選択回路70を有する。従って、選択回路70により各電池セルBTの電圧測定経路を選択して、共通の電圧測定部200で測定することが出来る。共通の電圧測定部200により各電池セルBTの電圧を測定することが出来る為、電圧測定部の回路素子数が削減され、回路構成が簡略化される。測定の対象となる電池セルBTの数が増えた場合に、電圧測定部を共通化することによる回路素子の削減の効果が増大する。
The voltage monitoring circuit of the present embodiment has a
図8は、第5の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、第1の電圧測定経路を用いて電池セルBTの電圧V1を測定する(S301)。第1の電圧V1を閾値Vthと比較する(S302)。第1の電圧V1が閾値Vthより低下していない場合(S302−No)には、第1の電圧V1の測定を継続する(S301)。第1の電圧V1が閾値Vthより低下した場合(S302−Yes)には、第1の電圧V1の測定値を保存する(S303)。続いて、第2の電圧測定経路を用いて電圧V2を測定する(S304)。スイッチMPSWA、MPSWBの接続先を切替えて、電圧測定部200に供給される電圧を第1の電圧V1から第2の電圧V2に切替える。第2の電圧V2の測定値を保存する(S305)。第1の電圧V1と第2の電圧V2の測定値は、例えば、第1の記憶回路251と第2の記憶回路252に夫々保持される。
FIG. 8 shows an example of a voltage monitoring method in the voltage monitoring circuit of the fifth embodiment. For example, the voltage V1 of the battery cell BT is measured using the first voltage measurement path (S301). The first voltage V1 is compared with the threshold value Vth (S302). If the first voltage V1 is not lower than the threshold value Vth (S302-No), the measurement of the first voltage V1 is continued (S301). If the first voltage V1 is lower than the threshold Vth (S302-Yes), the measured value of the first voltage V1 is stored (S303). Subsequently, the voltage V2 is measured using the second voltage measurement path (S304). The connection destinations of the switches MPSWA and MPSWB are switched to switch the voltage supplied to the
第1の電圧V1と第2の電圧V2が比較される(S306)。第1の電圧V1と第2の電圧V2の測定値の差が閾値Vthより大きい場合(S306−Yes)には、対応する電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる(S307)。第1の電圧V1と第2の電圧V2の測定値の差が閾値Vth以下の場合(S306−No)には、対応する電池セルBTの電圧が低下したことを知らせる(S308)。 The first voltage V1 and the second voltage V2 are compared (S306). If the difference between the measured values of the first voltage V1 and the second voltage V2 is larger than the threshold Vth (S306-Yes), it is notified that an abnormality has occurred in the corresponding voltage measurement path (S307). If the difference between the measured values of the first voltage V1 and the second voltage V2 is less than or equal to the threshold value Vth (S306-No), it is notified that the voltage of the corresponding battery cell BT has decreased (S308).
本実施形態の電圧監視方法によれば、第1の電圧測定経路を介して供給される電圧V1が閾値Vth1よりも低下した時に、第2の電圧測定経路に切替えて電圧V2を測定し、その測定値の差分を閾値Vthと比較して電圧測定経路の異常により生じた電圧低下か否かを検知する。電圧測定経路を切替えることで、共通の電圧測定部200により夫々の電池セルBT1〜BTnの電圧を測定することが出来る為、回路構成を簡略化することができる。尚、測定対象とする電池セルBTを所定のタイミングで選択回路70により順次選択することにより、直列接続された各電池セルBT1〜BTnの電圧の状態を時分割で監視することが出来る。
According to the voltage monitoring method of the present embodiment, when the voltage V1 supplied via the first voltage measurement path falls below the threshold value Vth1, the voltage is switched to the second voltage measurement path and the voltage V2 is measured. The difference between the measured values is compared with the threshold value Vth to detect whether or not the voltage drop occurs due to an abnormality in the voltage measurement path. By switching the voltage measurement path, the voltage of each of the battery cells BT1 to BTn can be measured by the common
(第6の実施形態)
図9は、第6の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路においては、図7に示す実施形態の電池セルBTの電圧測定経路を構成する配線が共用される。すなわち、第1の電池セルBT1の第1の負極側配線WA−1が第2の電池セルBT2の第1の正極側配線として共用され、切替端子MT2−1に接続される。また、第1の電池セルBT1の第2の負極側配線WB−1が第2の電池セルBT2の第2の正極側配線として共用され、切替端子MTB−1に接続される。
Sixth Embodiment
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the voltage monitoring circuit of the sixth embodiment. The same numerals are given to the composition corresponding to the embodiment as stated above. In the voltage monitoring circuit of the present embodiment, the wiring forming the voltage measurement path of the battery cell BT of the embodiment shown in FIG. 7 is shared. That is, the first negative-electrode-side wiring WA-1 of the first battery cell BT1 is shared as the first positive-electrode-side wiring of the second battery cell BT2 and is connected to the switching terminal MT2-1. Further, the second negative electrode side wiring WB-1 of the first battery cell BT1 is shared as a second positive electrode side wiring of the second battery cell BT2 and is connected to the switching terminal MTB-1.
切替端子MTA−1、MTA−2が選択されることにより、抵抗RA−1、抵抗RA−2、及びこれらの配線間に接続される容量C1−2はフィルタ回路FL−2を構成する。切替端子MTB−1、MTB−2が選択されることにより、抵抗RB−1、抵抗RB−2、及び、これらの配線間に接続される容量C2−2は、フィルタ回路FLA−2を構成する。 By selecting the switching terminals MTA-1 and MTA-2, the resistor RA-1, the resistor RA-2, and the capacitor C1-2 connected between these wires form a filter circuit FL-2. By selecting the switching terminals MTB-1 and MTB-2, the resistor RB-1, the resistor RB-2, and the capacitor C2-2 connected between these lines constitute the filter circuit FLA-2. .
選択回路70は、切替端子MT1、MT2、MTA、MTBに加え、接続端子を有する。接続端子は、スイッチMTSWBの電圧測定部200側の入力端子である。スイッチMTSWBは、一方を第1の切替端子MTAまたは第2の切替端子MTBに接続し、他方を第1の接続端子MT2−1A〜MT2−nAまたは第2の接続端子MT2−1B〜MT2−nBに接続する。すなわち、スイッチMTSWBは、電池セルBT側の切替部MTSWB−1A〜MTSWB−nAと電圧測定部200側の切替部MTSWB−1B〜MTSWB−nBを有する。
The
スイッチMTSWA−1を切替端子MT1−1に接続して、スイッチMTSWB−1を切替端子MTA−1及び接続端子MT2−1Bに接続する。これにより、第1の電圧測定経路が形成され、電池セルBT1の電圧V1が電圧測定部200に供給される。また、スイッチMTSWA−1を切替端子MT2−1に接続し、スイッチMTSWB−1を切替端子MTB−1及び接続端子MT2−1Bに接続する。これにより、第2の電圧測定経路が形成され、電池セルBT1の電圧V2が電圧測定部200に供給される。
The switch MTSWA-1 is connected to the switching terminal MT1-1, and the switch MTSWB-1 is connected to the switching terminal MTA-1 and the connection terminal MT2-1B. Thereby, a first voltage measurement path is formed, and the voltage V1 of the battery cell BT1 is supplied to the
同様にして、選択回路70の各スイッチMTSWA、MTSWBを選択して電池セルBT側の切替端子MTA、MTBを切替えると共に、電圧測定部200側の接続端子MT2−1A〜MT2−nA、MT2−1B〜MT2−nBを切替える。これにより、異なる電圧測定経路を形成し、各電池セルBT1〜BTnの電圧を電圧測定部200で測定することが出来る。
Similarly, the switches MTSWA and MTSWB of the
本実施形態の電圧監視回路においては、各電池セルBTの電圧測定経路を構成する配線WA、WBが他の電池セルの電圧測定経路の配線として共用される。例えば、フィルタ回路FL、FLAのカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗RA、RBが共用される為、回路素子を削減して構成することが出来る。 In the voltage monitoring circuit of the present embodiment, the wires WA and WB that constitute the voltage measurement path of each battery cell BT are shared as the wires of the voltage measurement paths of the other battery cells. For example, since the resistors RA and RB used to set the cutoff frequencies of the filter circuits FL and FLA are shared, circuit elements can be reduced.
図10は、電圧測定部200の一つの構成を示す図である。電圧測定部200は、ΔΣ変調を用いてアナログ信号をデジタル化するΔΣA/Dコンバ−タで構成される。具体的には、電圧測定部200は、ΔΣA/Dモジュレ−タ210とデシメ−ションフィルタ220を有する。ΔΣA/Dモジュレ−タ210には、アナログ入力信号Vinが供給される。例えば、各電池セルBTの電圧が供給される。ΔΣA/Dモジュレ−タ210は、例えば、入力信号Vinとある固定電圧の差を求めるΔ回路(図示せず)、Δ回路の演算結果を逐次加算するΣ回路(図示せず)、所定のサンプリング周波数でΣ回路の演算結果をある値と比較して量子化する量子化回路(図示せず)、及び、その量子化回路の出力に応じて動作するスイッチ回路(図示せず)で構成される。
FIG. 10 is a diagram showing one configuration of the
デシメーションフィルタ220は、ΔΣA/Dモジュレ−タ210の出力に対し帯域制限と間引き処理を行う。デシメ−ションフィルタ220の出力信号がデジタル出力として出力される。
The
電圧測定部200として、デジタルフィルタの機能を有するデシメ−ションフィルタ220を備えるΔΣA/Dコンバ−タの構成を用いることにより、ノイズに影響を受けにくい電圧測定を行うことが出来る。従って、例えば、第1のフィルタ回路FLと第2のフィルタ回路FLAの特性が相違し、カットオフ周波数が完全に一致しなくても各電池セルBTの電圧測定の際のノイズの影響を緩和することが出来る。これにより、第1のフィルタ回路FLを構成する抵抗と容量の値の設定に余裕度を持たせることが出来る。従って、このΔΣA/Dコンバ−タの構成を用いることにより、セルバランススイッチSWに接続される第2の抵抗R2を第1の抵抗R1より小さくして各電池セルBT間のエネルギのバランスを短時間で維持することが容易になる。尚、電圧測定部200としては、ΔΣA/Dコンバ−タの他、所定の周波数でサンプリングを行うA/Dコンバ−タにデジタルフィルタ回路を追加することも可能で有る。
By using the configuration of the ΔΣ A / D converter provided with the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10 電池セル部、20−1〜20−n 電圧測定部、30−1〜30−n 比較回路、40 制御回路、50 表示部、60 スイッチ部、70 選択回路、200 電圧測定部、250 記憶回路部、300 比較回路。
Claims (6)
前記電池セルの第2電圧が印加され、前記第1の抵抗よりも小さい抵抗値を有する第2の抵抗と第2の容量の直列接続を含む第2のフィルタ回路を備える第2の電圧測定経路と、
前記第1の電圧測定経路を介して前記第1電圧を測定し、前記第2の電圧測定経路を介して前記第2電圧を測定する電圧測定部と、
前記第1電圧と前記第2電圧の測定値の差と予め定めた第1の閾値を比較する比較回路と、
を備えることを特徴とする電圧監視回路。 A first voltage measurement path comprising a first filter circuit including a series connection of a first resistor and a first capacitance to which a first voltage of the battery cell is applied;
A second voltage measurement path comprising a second filter circuit to which a second voltage of the battery cell is applied and which includes a series connection of a second resistor and a second capacitor having a smaller resistance value than the first resistor When,
A voltage measurement unit that measures the first voltage via the first voltage measurement path and measures the second voltage via the second voltage measurement path;
A comparison circuit that compares a difference between the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage with a predetermined first threshold value ;
A voltage monitoring circuit comprising:
前記第1の電圧測定経路を介して測定された前記第1電圧が予め定めた第2の閾値より低下した場合に、前記第2の電圧測定経路を選択して前記第2電圧を前記電圧測定部に供給するように前記選択回路を制御する制御回路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の電圧監視回路。 A selection circuit that selects any one of the first voltage measurement path and the second voltage measurement path and supplies the first or second voltage to the voltage measurement unit ;
The second voltage measurement path is selected to measure the second voltage when the first voltage measured via the first voltage measurement path falls below a predetermined second threshold. Control circuitry to control the selection circuitry to supply to the
The voltage monitoring circuit according to claim 1, comprising:
前記電池セルの電圧が印加される第2の抵抗と第2の容量の直列接続を含む第2のフィルタ回路を備える第2の電圧測定経路と、
デジタルフィルタ機能を有するA/Dコンバ−タを備え、前記第1の電圧測定経路を介する前記電池セルの電圧の第1の電圧測定と、前記第2の電圧測定経路を介する前記電池セルの電圧の第2の電圧測定とを行う電圧測定部と、
前記第1の電圧測定の測定値と前記第2の電圧測定の測定値が供給され、前記第1の電圧測定の測定値と前記第2の電圧測定の測定値の差と予め定めた閾値を比較する比較回路と、
を備えることを特徴とする電圧監視回路。 A first voltage measurement path comprising a first filter circuit including a series connection of a first resistance and a first capacitance to which a battery cell voltage is applied;
A second voltage measurement path comprising a second filter circuit including a series connection of a second resistor and a second capacitor to which the battery cell voltage is applied;
A first voltage measurement of the voltage of the battery cell via the first voltage measurement path, and an voltage of the battery cell via the second voltage measurement path, comprising an A / D converter having a digital filter function A voltage measurement unit for performing the second voltage measurement of
A measurement value of the first voltage measurement and a measurement value of the second voltage measurement are supplied , and a difference between the measurement value of the first voltage measurement and the measurement value of the second voltage measurement and a predetermined threshold value are provided. a comparison circuit that compares,
A voltage monitoring circuit comprising:
前記電池セルの第2電圧を第2のロ−パスフィルタ回路を有する第2の電圧測定経路を介して測定し、
前記第1電圧と前記第2電圧の値の差を予め定めた第1の閾値と比較し、
前記第1電圧と前記第2電圧の値の差が前記第1の閾値よりも大きい場合に前記第1の電圧測定経路、または、前記第2の電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる
ことを特徴とする電圧監視方法。 Measuring a first voltage of the battery cell via a first voltage measurement path having a first low pass filter circuit,
Measuring a second voltage of the battery cell via a second voltage measurement path having a second low pass filter circuit,
Comparing the difference between the value of the first voltage and the value of the second voltage with a predetermined first threshold value ,
Informing that an abnormality has occurred in the first voltage measurement path or the second voltage measurement path when the difference between the first voltage and the second voltage is larger than the first threshold. A method of monitoring voltage characterized by
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